JP4620736B2 - System and method for transmitting data from an aircraft - Google Patents

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Abstract

A system and method of transmitting data from an aircraft includes a PC card that acquires aircraft data and transmits the aircraft data over a radio frequency communications signal into the skin of the aircraft, which radiates the radio frequency communications signal to a location remote from the aircraft.

Description

発明の詳細な説明Detailed Description of the Invention

［発明の分野］
本発明は、通信システムに関し、より詳細には、本発明は、航空機からデータを送信するシステム及び方法に関する。
［発明の背景］
当業者によってＤＦＤＡＵとしても知られているデータ取得ユニット又はＤＡＵ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）は、多数のオンボード航空機システムから信号を受信する。ＤＡＣは、このデータをＦＯＱＡ（Ｆｌｉｇｈｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｓｓｕｒａｎｃｅ）データとして処理し、それは各種従来技術によって航空機から復元される。例えば、ＰＣＭＣＩＡカードは、ＤＡＵの補助ＰＣＭＣＩＡスロットに接続され、データをカードのフラッシュメモリに記録する。データがフラッシュメモリに収集されると、航空会社のオペレータは手動によりＰＣＭＣＩＡカードを新たなカードと交換し、航空機データを古いカードのフラッシュメモリから抽出する。 [Field of the Invention]
The present invention relates to communication systems, and more particularly, to a system and method for transmitting data from an aircraft.
[Background of the invention]
A data acquisition unit, also known as DFDAU by those skilled in the art, or DAU (Digital Acquisition Unit) receives signals from a number of onboard aircraft systems. The DAC processes this data as FOQA (Flight Operations Quality Assurance) data, which is recovered from the aircraft by various conventional techniques. For example, a PCMCIA card is connected to the DAU's auxiliary PCMCIA slot and records data in the card's flash memory. Once the data is collected in flash memory, the airline operator manually replaces the PCMCIA card with a new card and extracts aircraft data from the old card's flash memory.

この航空機データを収集する他の従来技術は、しばしばコストのかかる航空機の変更を必要とする無線システムを含む。例えば、地上データリンクユニットなど、データを記録するための独立したユニットが要求され、追加的な航空機アンテナが機体に搭載されねばならない。しばしば、航空機の配線変更が行われる。これらの地上データリンクユニットは、データプロセッサ、データ収集回路、無線ＬＡＮラジオ、パワーアンプ及び外部の機体アンテナを必要とする。複数のライン受信ユニットがまた、しばしば航空機オペレータによって行われる重要な投資に加えて要求される。   Other conventional techniques for collecting this aircraft data include wireless systems that often require costly aircraft modifications. For example, a separate unit for recording data is required, such as a ground data link unit, and an additional aircraft antenna must be mounted on the aircraft. Often aircraft wiring changes are made. These terrestrial data link units require a data processor, a data acquisition circuit, a wireless LAN radio, a power amplifier, and an external airframe antenna. Multiple line receiving units are also required in addition to significant investments often made by aircraft operators.

航空機において使用されてきた地上データリンクシステムの具体例は、その開示の全体が参照することによりここに含まれる同一出願人による米国特許第６，０４７，１６５号、第６，１０４，９１４号、第６，１０８，５２３号、第６，１４８，１７９号、第６，１５４，６３６号、第６，１５４，６３７号、第６，１６０，９９８号、第６，１６３，６８１号、第６，１６７，２３８号、第６，１６７，２３９号、第６，１７３，１５９号、第６，３０８，０４４号、第６，３０８，０４５号、第６，３５３，７３４号、第６，５２２，８６７号及び第６，７４５，０１０号に開示されている。   Specific examples of terrestrial data link systems that have been used in aircraft are described in commonly assigned US Pat. Nos. 6,047,165, 6,104,914, which are hereby incorporated by reference in their entirety. 6,108,523, 6,148,179, 6,154,636, 6,154,637, 6,160,998, 6,163,681, No. 6,167,238, No. 6,167,239, No. 6,173,159, No. 6,308,044, No. 6,308,045, No. 6,353,734, No. 6,522 867, and 6,745,010.

しかしながら、地上データリンクユニットを利用したり、又はフラッシュメモリＰＣＭＣＩＡカードを手動により交換するのではなく、ＤＡＵなどの航空機コンポーネントからＦＯＱＡデータや他の航空機データをあまり複雑でなくコストのかからないシステムにより抽出することが望ましい。
［発明の概要］
本発明は、ストレージメモリ、制御ロジック回路、プロセッサ及び航空機データをラジオ周波数信号を介し伝送するラジオ送受信機を含む着脱可能なＰＣカードにおけるターンキー（ｔｕｒｎ−ｋｅｙ）手段を効果的に提供する。本発明の一特徴では、航空機の表面がラジオ周波数信号を受信し、当該ラジオ周波数信号を、ローカルエリアネットワークのアクセスポイントなどの航空機から離れた場所に放射する。送信機は、好ましくは、航空機データが周波数ホッピングスプレッドスペクトル通信信号やダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号などのスプレッドスペクトル通信信号を介し送信される８０２．１１規格に従って動作する。 However, instead of using a terrestrial data link unit or manually replacing the flash memory PCMCIA card, FOQA data and other aircraft data is extracted from aircraft components such as DAU by a less complex and less expensive system It is desirable.
[Summary of Invention]
The present invention effectively provides a turn-key means in a removable PC card that includes a storage memory, a control logic circuit, a processor, and a radio transceiver that transmits aircraft data via radio frequency signals. In one aspect of the invention, an aircraft surface receives a radio frequency signal and radiates the radio frequency signal to a location remote from the aircraft, such as an access point of a local area network. The transmitter preferably operates according to the 802.11 standard in which aircraft data is transmitted via a spread spectrum communication signal, such as a frequency hopping spread spectrum communication signal or a direct sequence spread spectrum communication signal.

データは、リアルタイムによる航空機システムの健全性及び状態を示すＣＭＤＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ）に伝送可能である。当該データは、ＤＡＵからのＦＯＱＡデータ、航空機エンジンデータ、フライト中のエンターテイメントデータ、又は航空機コンテンツ、乗客データ、航空機の出発及び到着、乗客トランザクション若しくは航空警察官に関する航空機データなど、フライトパフォーマンスデータとすることができる。ＰＣカードは、好ましくは、タイプＩＩＩ ＰＣＭＣＩＡカードなど所望の形式のファクタによりＰＣＭＣＩＡカードとして構成される。   The data can be transmitted to a CMDU (Central Maintenance Display Unit) indicating the health and status of the aircraft system in real time. The data shall be FOQA data from DAU, aircraft engine data, in-flight entertainment data, or flight performance data such as aircraft content, passenger data, aircraft departures and arrivals, passenger transactions or aircraft data relating to aviation police officers. Can do. The PC card is preferably configured as a PCMCIA card with a desired type of factor, such as a Type III PCMCIA card.

本発明の一特徴では、ＰＣカードは、ＤＡＵなどの航空機コンポーネントと接続するよう構成されるＰＣカードインタフェースを有する。メモリは、航空機コンポーネントから受信した航空機データを格納する。ラジオ送信機は、メモリから航空機データを受信し、ラジオ周波数信号を介し航空機データを送信する。プロセッサは、メモリからラジオ送信機にデータを読み出して転送するため、ＰＣカードインタフェース、メモリ及びラジオ送信機に動作可能に接続される。ロジック回路は、航空機コンポーネントからメモリへのデータのダウンロードと、メモリからラジオ送信機へのデータの読み出し及び転送を、プロセッサと航空機コンポーネントとの間のコンフリクトなしに制御するため、メモリ、プロセッサ及びＰＣカードインタフェースと動作する。   In one aspect of the invention, the PC card has a PC card interface configured to connect with aircraft components such as DAU. The memory stores aircraft data received from aircraft components. The radio transmitter receives aircraft data from the memory and transmits the aircraft data via a radio frequency signal. The processor is operatively connected to the PC card interface, the memory and the radio transmitter for reading and transferring data from the memory to the radio transmitter. The logic circuit controls the downloading of data from the aircraft components to the memory and the reading and transferring of the data from the memory to the radio transmitter without any conflict between the processor and the aircraft components. Works with interfaces.

本発明の一特徴では、ロジック回路は、フィールドプログラマブルゲートアレイを有する。ＰＣカード本体は、好ましくは、ＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有する。送信機は、好ましくは、周波数ホッピング又はダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号とすることが可能なスプレッドスペクトル通信信号を介し航空機データを送信するスプレッドスペクトル送信機を有する。ＰＣカードはまた、オンボード処理のためデータを受信する送受信機の一部としての受信機を有することが可能である。このタイプの受信データは、送信されるべき航空機データのパワーリミット、周波数又はタイプの１つを指定するためのデータを少なくとも有することが可能である。
［好適実施例の詳細な説明］
本発明が、本発明の好適実施例を示す添付した図面を参照して以降においてより十分に説明される。本発明は、しかしながら、多数の各種形式により実現されてもよく、ここに与えられる実施例に限定されるものとして解釈されるべきものではない。むしろ、これらの実施例は、本開示が完全なものであり、当業者に本発明の範囲を十分伝えるように提供される。同様の数字は、全体を通じて同様の要素を表し、プライム「’」表記は他の実施例における同様の要素を示すのに利用される。 In one aspect of the invention, the logic circuit comprises a field programmable gate array. The PC card body preferably has a PCMCIA form factor. The transmitter preferably comprises a spread spectrum transmitter that transmits aircraft data via a spread spectrum communication signal, which can be a frequency hopping or direct sequence spread spectrum communication signal. The PC card can also have a receiver as part of a transceiver that receives data for on-board processing. This type of received data may comprise at least data for specifying one of the power limit, frequency or type of aircraft data to be transmitted.
Detailed Description of Preferred Embodiments
The invention will be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein; Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like numbers represent like elements throughout, and the prime “′” notation is used to indicate like elements in other embodiments.

本発明は、自動的にかつ手動による介入なく、ＦＯＱＡ（Ｆｌｉｇｈｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｑｕａｌｉｔｙ Ａｓｓｕｒａｎｃｅ）又は他の航空機データがＤＡＵ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｕｎｉｔ）などの航空機コンポーネントからＰＣカードに、航空会社オペレータが多数の従来システムと同様にＦＯＱＡデータを取得するためＰＣカードを手動により交換することを要求することなく、抽出されることを可能にする。本発明はまた、航空機データを記録するための独立したユニット、機体に搭載された外部航空機アンテナ及び航空機配線の変更を利用することを含むコストのかかる航空機の改良を通常必要とする従来技術による無線システムに対して効果的である。   The present invention automatically and without manual intervention allows FOQA (Flight Operations Quality Assurance) or other aircraft data from aircraft components such as DAU (Digital Acquisition Unit) to PC cards, and airline operators with a number of conventional systems. Similarly, it can be extracted without requiring the PC card to be manually replaced to obtain FOQA data. The present invention also provides prior art wireless that typically requires costly aircraft improvements, including utilizing independent units for recording aircraft data, external aircraft antennas onboard the aircraft, and aircraft wiring modifications. It is effective for the system.

本発明は、ＰＣＭＣＩＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）に従って動作可能なＰＣカードなどの単一のＰＣカードを使用する。本発明は、機体表面とラジオ周波数通信信号のパッシブ放射接続を利用し、機体表面は、それのアンテナから信号を放射したＰＣカードから受信したラジオ周波数通信信号を放射、すなわち、再放射し、機体に搭載された追加的な外部の航空機アンテナを追加することを不要にする。   The present invention uses a single PC card, such as a PC card operable according to PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association). The present invention utilizes a passive radiating connection between the airframe surface and a radio frequency communication signal, where the airframe surface radiates, ie re-radiates, the radio frequency communication signal received from the PC card that radiated the signal from its antenna. Eliminates the need to add additional external aircraft antennas on board.

従来技術によるシステムは、上述した同一出願人による参照することによりここに含まれるべき特許に開示された地上データリンクシステムなどの統合システム又はフラッシュメモリＰＣＭＣＩＡカードの利用を含む。これらの特許に開示される地上データリンクシステムは、ときには複数のＬＲＵ（Ｌｏｃａｌ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｕｎｉｔ）と、中央処理ユニット、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）ラジオ、パワーアンプ及び外部機体アンテナを有するデータ収集ユニットとを必要とする。   Prior art systems include the use of an integrated system or flash memory PCMCIA card such as the terrestrial data link system disclosed in the patent to be included herein by reference by the same applicant as described above. The terrestrial data link systems disclosed in these patents sometimes include a plurality of LRUs (Local Receiver Units), a data processing unit having a central processing unit, a wireless local area network (LAN) radio, a power amplifier and an external airframe antenna. I need.

上述した参照することにより含まれる特許に開示されるような地上データリンクユニットは、ＡＲＩＮＣ７６３により動作し、典型的には、ＡＲＩＮＣ４２９リンクを用いた任意的な補助出力を介し、ＤＡＵ（ＤＦＤＡＵとしても知られる）に接続される。   The terrestrial data link unit as disclosed in the above-referenced patent is operated by ARINC 763, typically via an optional auxiliary output using the ARINC 429 link, also known as DAU (also known as DFDAU). Connected).

ＤＡＵシステムは、典型的には、ＡＲＩＮＣ７１７リンクによりＤＦＤＲ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｆｌｉｇｈｔ Ｄａｔａ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）に接続される必須部分又はセグメントのための独立した中央処理ユニット（ＣＰＵ）を含む。ＤＡＵは、航空機エンジン、フラップ（ｆｌａｐ）、エレクトロニクス及び多数の他の航空機システム、ときには大型商業用航空機では２，０００もの各種システムからセンサ情報を受信する。ＤＡＵの任意的部分は、典型的には、独立したＣＰＵと、ＰＣＭＣＩＡスロットとして構成される任意的／補助的出力を有する。外部の機体アンテナ、地上データリンクユニット又は同様のデバイスを利用した従来技術による複数ＬＡＲＵアプローチは、典型的には、高価な機器の取得及び航空機の変更を必要とした。これは、しばしばシステムを動作状態にするため、航空機が休止されることを要求した。またときには、ＦＡＡ認証が要求され、設置前後に時間がかかっていた。   A DAU system typically includes an independent central processing unit (CPU) for essential parts or segments connected to a DFDR (Digital Flight Data Recorder) by an ARINC 717 link. The DAU receives sensor information from aircraft engines, flaps, electronics, and many other aircraft systems, sometimes as many as 2,000 different systems for large commercial aircraft. Optional parts of the DAU typically have independent CPUs and optional / auxiliary outputs configured as PCMCIA slots. Prior art multiple LARU approaches utilizing external airframe antennas, ground data link units or similar devices typically required expensive equipment acquisition and aircraft modifications. This often required the aircraft to be paused to bring the system into operation. In some cases, FAA authentication was required, and it took time before and after installation.

従来システムはＤＡＵに接続される標準的なＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードを有するが、当該カードは依然として、データ抽出のため手動により除去される必要があった。他の従来技術によるシステムは、光／磁気媒体を有する高速アクセスレコーダを利用し、データ抽出のため除去される必要があった。   Conventional systems have a standard PCMCIA type II memory card connected to the DAU, but the card still had to be manually removed for data extraction. Other prior art systems utilized high speed access recorders with optical / magnetic media and had to be removed for data extraction.

本発明は、航空機オペレータが、このような抽出のコストを最小限にしながら、航空機からＦＯＱＡデータなどの航空機データを抽出することを可能にする。   The present invention allows an aircraft operator to extract aircraft data, such as FOQA data, from an aircraft while minimizing the cost of such extraction.

本発明は、フラッシュストレージメモリ回路、制御ロジック回路、プロセッサ、ワイドローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）ラジオドライバ、及び航空機データを送信し、オンボード処理用のデータを受信する完全な８０２．１１ＷＬＡＮ送受信機を備えたＰＣＭＣＩＡカードなどの着脱可能なＰＣカードを利用する。ＰＣカードの利用は、システムが設置される間、航空機が休止されることを要求することなく、航空機オペレータに対するコストを低減する。本発明によると、航空機表面と機体がパッシブラジエータとして機能して、航空機からのデータを送受信するため、外部アンテナは必要でない。これは、航空機からの送信を最適化し、内部の航空機マルチパス減衰を低減する。   The present invention comprises a flash storage memory circuit, a control logic circuit, a processor, a wide local area network (WLAN) radio driver, and a complete 802.11 WLAN transceiver that transmits aircraft data and receives data for on-board processing. A removable PC card such as a PCMCIA card is used. Use of a PC card reduces costs to the aircraft operator without requiring the aircraft to be paused while the system is installed. According to the present invention, an external antenna is not required because the aircraft surface and the aircraft function as a passive radiator to transmit and receive data from the aircraft. This optimizes transmission from the aircraft and reduces internal aircraft multipath attenuation.

図１は、従来技術によるＤＡＵ２０と、補助ＡＲＩＮＣ４２９リンクとインタフェースをとるＤＡＵの任意的なＰＣＭＣＩＡコネクタ２４として構成されるＰＣカードとを示す。この従来技術によるＰＣＭＣＩＡメモリカード２２は、典型的には、タイプＩＩメモリカードであり、フラッシュメモリ２６に接続されるＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５とレギュレータ回路２８とを有する。ＡＴＡ規格は、ＰＣカード上の好適なＩＤＥ装置インタフェースのためのＡＴアタッチメントである。ＤＡＵ２０上のＰＣＭＣＩＡコネクタ２４は、図１に示されるようなＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードに接続される６８ピンコネクタとして構成される。メモリカードは、典型的には、約２５６メガバイトのストレージと約５ｍｍの薄さを有する。図１はまた、ＤＡＵから抽出され、ＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５に入力可能な各種機能及びデータを示す。図１はまた、ＡＴＡフラッシュカードコントローラ２５からフラッシュメモリ２６への各接続を示す。以下の表は、ピンアウトとピン識別を示す。   FIG. 1 illustrates a prior art DAU 20 and a PC card configured as an optional PCMCIA connector 24 of the DAU that interfaces with an auxiliary ARINC 429 link. The PCMCIA memory card 22 according to the prior art is typically a type II memory card, and includes an ATA flash card controller 25 and a regulator circuit 28 connected to the flash memory 26. The ATA standard is an AT attachment for a preferred IDE device interface on a PC card. The PCMCIA connector 24 on the DAU 20 is configured as a 68-pin connector connected to a PCMCIA type II memory card as shown in FIG. Memory cards typically have about 256 megabytes of storage and a thickness of about 5 mm. FIG. 1 also shows various functions and data that can be extracted from the DAU and input to the ATA flash card controller 25. FIG. 1 also shows each connection from the ATA flash card controller 25 to the flash memory 26. The following table shows the pinout and pin identification.

Figure 0004620736
図２は、ＦＯＱＡデータを含む航空機データを送信し、オンボード処理のためのデータを受信する無線送受信機を有する本発明のＰＣカード３０のブロック図である。送受信機３２は、各自の送信機セクション３２ａ及び受信機セクション３２ｂを有する。図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、本発明のＰＣカード３０の１つのフォームファクタを示す。ＰＣカードは、本発明のＰＣカードに使用される送受信機、コントローラ（又はプロセッサ）、ロジック回路及び追加的な回路を保持するのに十分な大きさと約１０．５ｍｍの薄さのＰＣＭＣＩＡタイプＩＩＩメモリカードとして構成される本体３０ａを有する。
Figure 0004620736
 FIG. 2 is a block diagram of a PC card 30 of the present invention having a wireless transceiver that transmits aircraft data including FOQA data and receives data for on-board processing. Each transceiver 32 has its own transmitter section 32a and receiver section 32b. 3A, 3B and 3C show one form factor of the PC card 30 of the present invention. The PC card is a PCMCIA type III memory that is large enough to hold the transceiver, controller (or processor), logic circuit and additional circuitry used in the PC card of the present invention and is approximately 10.5 mm thin. It has a main body 30a configured as a card.

図２に示されるように、本発明のＰＣカード３０は、ＰＣカード１６Ｉ／Ｆインタフェース回路３４を有する。ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）回路３６は、ＣＦソケット３８、ＡＴＡ５１２メガバイトコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ４０及びインタフェース回路３４とインタフェースをとるためのロジック回路として機能する。本発明のＰＣカード３０は、デベロップメントヘッダ回路（ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｈｅａｄｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ）４４を介しＦＰＧＡ３６と、他のデベロップメントヘッダ回路４６を介しラジオソケット回路を媒介しワイヤレスローカルエリアネットワークラジオ送受信機３２とインタフェースをとる中央処理ユニット又はプロセッサ４２を有する。   As shown in FIG. 2, the PC card 30 of the present invention has a PC card 16 I / F interface circuit 34. An FPGA (Field Programmable Gate Array) circuit 36 functions as a logic circuit for interfacing with the CF socket 38, the ATA 512 MB compact flash (registered trademark) memory 40, and the interface circuit 34. The PC card 30 according to the present invention is a central processing unit that interfaces with the wireless local area network radio transceiver 32 through the radio socket circuit through the FPGA 36 and the other development header circuit 46 through the development header circuit 44. A unit or processor 42 is included.

通信回路５０であるＣｏ１／Ｃ０２は、中央処理ユニット４２とＦＰＧＡ３６との間のデベロップメントヘッダインタフェース４４を介しＰＣカードインタフェース３４とデータ／通信バスとの間のインタフェースをとる。監視回路５２は、ロジック回路としてＦＰＧＡ３６と動作可能であり、航空機コンポーネントからメモリへのデータのダウンロードと、メモリからラジオ送受信機３２のラジオ送信機セクション３２ａへの航空機データの読み出し及び転送とを、プロセッサと航空機コンポーネントとの間のコンフリクトなしに制御するため、ＰＣカードの動作とそれのＤＡＵ２０とのインタフェースとをモニタする。監視回路５２とＦＰＧＡ３６とは、ＰＣカードにおけるＣＰＵ４２の切断を許可し、ＤＡＵ２０のＣＰＵがＤＡＵからＰＣカード３０のＡＴＡ−５１２メガバイトコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ４０へのデータ抽出を制御することを可能にする。監視回路５２とＦＰＧＡ３６とは、ＣＰＵ４２がコンパクトフラッシュ(登録商標)メモリ２６から航空機データを読み出し、航空機データを送受信機３２に転送することを可能にする。ここで、送受信機の送信機セクション３２ａは、ラジオ周波数通信信号を航空機から離れた位置に再放射する航空機表面に、航空機データをラジオ周波数通信信号として無線送信する。   The communication circuit 50, Co1 / C02, interfaces between the PC card interface 34 and the data / communication bus via a development header interface 44 between the central processing unit 42 and the FPGA 36. The monitoring circuit 52 is operable with the FPGA 36 as a logic circuit, and is a processor that downloads data from aircraft components to memory and reads and transfers aircraft data from the memory to the radio transmitter section 32a of the radio transceiver 32. The PC card operation and its interface with the DAU 20 are monitored for control without conflict between the aircraft and aircraft components. The monitoring circuit 52 and the FPGA 36 allow the CPU 42 to be disconnected from the PC card, and the CPU of the DAU 20 can control the data extraction from the DAU to the ATA-512 MB compact flash (registered trademark) memory 40 of the PC card 30. To. The monitoring circuit 52 and the FPGA 36 allow the CPU 42 to read aircraft data from the compact flash memory 26 and transfer the aircraft data to the transceiver 32. Here, the transmitter section 32a of the transceiver wirelessly transmits aircraft data as a radio frequency communication signal to an aircraft surface that re-radiates the radio frequency communication signal to a location away from the aircraft.

ＰＣカード３０は、約１又は２インチ長の小型リニア又は他のアンテナと送受信機との接続を可能にする２つのアンテナ接続ＲＰ−ＳＭＡ５４を有することが可能である。好ましくは、１つの非限定的な具体例として図示されたタイプＩＩＩ ＰＣＭＣＩＡカードに設計上準拠したコンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）アンテナが使用される。本発明では、ＰＣＭＣＩＡタイプＩＩＩフォームファクタに加えて、本発明では他のフォームファクタが利用可能であるということが理解されるべきである。送受信機３２はまた、航空機データのパワーリミット、周波数又はタイプの１つを規定するデータを受信するよう動作する受信機回路３２ｂを含む。   The PC card 30 may have two antenna connections RP-SMA 54 that allow connection of a small linear or other antenna approximately 1 or 2 inches long with a transceiver. Preferably, a conformal antenna that conforms to the design of the Type III PCMCIA card illustrated as one non-limiting example is used. In the present invention, it should be understood that in addition to the PCMCIA type III form factor, other form factors may be utilized in the present invention. The transceiver 32 also includes a receiver circuit 32b that operates to receive data defining one of the power limit, frequency or type of aircraft data.

本発明の好適な特徴では、ＷＬＡＮワイヤレス送受信機３２は、周波数ホッピング又はダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号などのスプレッドスペクトル通信信号を介し航空機データを送信するよう動作可能である。好ましくは、送受信機３２は、ワイヤレスＬＡＮ技術の８０２．１１ファミリーの仕様に従って、また本発明の一特徴では、ワイヤレスＬＡＮに適用され、２．４ＧＨｚ帯において２及び１Ｍｂｐｓと５．５のフォールバックによる１１Ｍｂｐｓ送信を提供する８０２．１１（ｂ）の高レート又はＷｉ−Ｆｉ規格に従うラジオ周波数信号を介し航空機データを転送する。   In a preferred feature of the present invention, the WLAN wireless transceiver 32 is operable to transmit aircraft data via a spread spectrum communication signal, such as a frequency hopping or direct sequence spread spectrum communication signal. Preferably, the transceiver 32 conforms to the 802.11 family specification of wireless LAN technology, and in one aspect of the invention applies to wireless LAN, with fallback of 2 and 1 Mbps and 5.5 in the 2.4 GHz band. Transfer aircraft data via radio frequency signals according to 802.11 (b) high rate or Wi-Fi standards providing 11 Mbps transmission.

好ましくは、ダイレクトシーケンススプレッドスペクトル通信信号のみが利用されるが、他の実施例では、周波数ホッピングスプレッドスペクトル通信システムが、変更されたチャープ及び同様のシステムを含む他のスプレッドスペクトルシステムと共に利用可能である。本発明はまた、イーサネット(登録商標)に互換した無線機能を可能にする。しかしながら、８０２．１１（ｂ）プロトコルに加えて、ダイレクトシーケンススプレッドスペクトル技術により利用される異なるタイプのＣＣＫ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏｄｅ Ｋｅｙｉｎｇ）を含む他の通信プロトコルや他の８０２．１１が利用可能であるということが理解されるべきである。システムは、データを暗号化することによるＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｐｒｉｖａｃｙ）と、ＷＥＰのセキュリティ機能を向上させるＷＰＡ（Ｗｉ−Ｆｉ Ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）とを有することが可能である。システムは、ハッシュアルゴリズムを利用してキーをスクランブル化し、インテグリティチェッキング機能を利用するＴＫＩＰ（Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｋｅｙ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を介し改良されたデータ暗号化を有することが可能である。システムは、ＷＥＰと共に、コンピュータハードウェアに固有のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）アドレスへのアクセスを規制するＥＡＰ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を介しユーザ認証を有することが可能である。ＥＡＰは、認証されたネットワークユーザのみが航空機データを受信するローカルエリア又は他のネットワークにアクセスすることを保証するため、セキュア公開鍵暗号化システム上に構成することが可能である。本発明に対して、他のタイプの周波数シフトキーイング又は位相シフトキーイング方法が利用可能である。   Preferably, only direct sequence spread spectrum communication signals are used, but in other embodiments, frequency hopping spread spectrum communication systems can be used with other spread spectrum systems including modified chirps and similar systems. . The present invention also enables a wireless function compatible with Ethernet. However, in addition to the 802.11 (b) protocol, other communication protocols including different types of CCK (Complementary Code Keying) used by direct sequence spread spectrum technology and other 802.11 can be used. Should be understood. The system can have WEP (Wired Equivalent Privacy) by encrypting data and WPA (Wi-Fi Protected Access) that improves the security function of WEP. The system can have improved data encryption via TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) that scrambles the key using a hash algorithm and utilizes the integrity checking function. The system can have user authentication via WEP and EAP (Extensible Authentication Protocol) that regulates access to the MAC (Media Access Controller) address unique to the computer hardware. EAP can be configured on a secure public key encryption system to ensure that only authorized network users have access to a local area or other network that receives aircraft data. Other types of frequency shift keying or phase shift keying methods are available for the present invention.

図４は、ＤＡＵ２０に搭載された本発明のワイヤレスＰＣカード３０を備えた航空機６０を示す。ＰＣカード３０は、航空機の機体の表面６２にラジオ周波数通信信号を介し航空機データを送信し、当該機体表面６２は、航空機から離れた位置に無線周波数通信信号を放射する。図４に示される例では、当該信号は荷物サーバなどのサーバ６８と、航空機から受信した航空機データの処理を可能にするワイヤレスラップトップＰＣなどのプロセッサ７０とに接続する受信機として機能する複数のアクセスポイント６６を有するワイヤレスローカルエリアネットワークに送信される。例えば、航空機データは、どの荷物が航空機に格納されているかに関するデータとすることができる。この荷物データは、ＤＡＵ２０又は他の航空機コンポーネントに送信される。本発明のＰＣカード３０は、航空機データを抽出し、それをメモリ４０に格納する。ＣＰＵ４２は、ＰＣカードメモリ４０から航空機データを読み出し、当該航空機データを航空機の表面に航空機データを送信する送受信機３２に転送する。ラジオ周波数通信信号は、パッシブアンテナとしての航空機表面から、ローカルエリアネットワークのアクセスポイントとしての地上の受信機に再放射（又は放射）される。   FIG. 4 shows an aircraft 60 equipped with the wireless PC card 30 of the present invention mounted on the DAU 20. The PC card 30 transmits aircraft data via radio frequency communication signals to the aircraft body surface 62, which radiates radio frequency communication signals to locations away from the aircraft. In the example shown in FIG. 4, the signal is a plurality of receivers that function as receivers connected to a server 68, such as a luggage server, and a processor 70, such as a wireless laptop PC, that can process aircraft data received from the aircraft. Sent to a wireless local area network having an access point 66. For example, the aircraft data may be data regarding which packages are stored on the aircraft. This package data is sent to the DAU 20 or other aircraft component. The PC card 30 of the present invention extracts aircraft data and stores it in the memory 40. The CPU 42 reads aircraft data from the PC card memory 40 and transfers the aircraft data to the transceiver 32 that transmits the aircraft data to the surface of the aircraft. Radio frequency communication signals are re-radiated (or radiated) from the aircraft surface as a passive antenna to a terrestrial receiver as a local area network access point.

本発明のＰＣカード３０はそれの送受信機３２の機能の一部として受信機３２ｂを有するため、何れのデータ部分が航空機コンポーネントから抽出及び送信されるべきか指定するための制御信号を含むデータがアップロードすることができる。また、本発明のＰＣカードは、例えば、タイプＩＩＩ ＰＣＭＣＩＡフォームファクタなどの所望のフォームファクタを有しているため、ＰＣカードは、航空機エンジン、コックピット、カーゴコンパートメント又はメイン乗客座席エリアに配置可能なＰＣカードスロットを含む各種航空機コンポーネントの多のＰＣカードスロットに接続可能である。   Since the PC card 30 of the present invention has a receiver 32b as part of its transceiver 32 function, data including control signals for specifying which data portions should be extracted and transmitted from the aircraft components. Can be uploaded. Also, since the PC card of the present invention has a desired form factor such as, for example, a type III PCMCIA form factor, the PC card can be placed in an aircraft engine, cockpit, cargo compartment or main passenger seat area. It can be connected to multiple PC card slots of various aircraft components including card slots.

図５は、各種航空機コンポーネントを示す。例えば、ＤＡＵ２０と第２航空機コンポーネント８０は共に、本発明のＰＣカード３０を受け付ける。何れの航空機コンポーネントを介し接続されるかに応じて、本発明のＰＣカードを利用して、データがＦＡＤＥＣ８２、ソフトウェアアップデート８４、航空警察官８６又はフライトエンターテイメントシステム８８から抽出することが可能である。国際線又は他の国内線に駐在される航空警察官８６から信号を受信することが可能であり、その後、ＡＤＵや他の航空機コンポーネントなどとインタフェースをとる本発明のＰＣカードを用いて地上に又はコックピットに直接送信することが可能である。航空機データはまた、航空機システムの健全性と状態をリアルタイムに示す中央メンテナンス表示ユニット又はＣＭＤＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｕｎｉｔ）９０に送信可能である。ＣＭＤＵ９０は、パイロットが健全性及び状態データをリアルタイムに閲覧することを可能にするため、コックピット９２に配置することが可能である。   FIG. 5 shows various aircraft components. For example, both the DAU 20 and the second aircraft component 80 accept the PC card 30 of the present invention. Depending on which aircraft component is connected, data can be extracted from FADEC 82, software update 84, aviation police officer 86 or flight entertainment system 88 using the PC card of the present invention. It is possible to receive signals from air police officers 86 stationed on international or other domestic flights, and then on the ground or in the cockpit using the PC card of the present invention that interfaces with ADU, other aircraft components, etc. It is possible to send directly. Aircraft data can also be sent to a central maintenance display unit or CMDU (Central Maintenance Display Unit) 90 that indicates the health and status of the aircraft system in real time. The CMDU 90 can be placed in the cockpit 92 to allow the pilot to view health and status data in real time.

航空機データはまた、ＦＡＤＥＣ８２に搭載されたＷＥＭＳモジュール９４から受信する航空機エンジンデータ又はフライトパフォーマンスデータを有することが可能である。ＷＥＭＳモジュールの具体例は、参照することによりその内容のすべてがここに含まれる、２００４年２月９日に出願された同一出願人による米国特許出願第１０／７７４，５７８号“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”に開示されている。また、航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着若しくは乗客トランザクションの少なくとも１つに関連することが可能である。航空機データはまた、参照することにより含まれる‘０１０特許に開示されるような携帯ユニットから受信することも可能である。必要に応じて、データはフライトデッキに送信可能である。   The aircraft data may also include aircraft engine data or flight performance data received from the WEMS module 94 mounted on the FADEC 82. Specific examples of WEMS modules can be found in US patent application Ser. No. 10 / 774,578 “Wireless Engineer Monitoring System, filed Feb. 9, 2004, which is hereby incorporated by reference in its entirety. Is disclosed. The aircraft data may also relate to at least one of aircraft content, passenger data, aircraft departure and arrival or passenger transactions. Aircraft data can also be received from a portable unit as disclosed in the '010 patent included by reference. If necessary, the data can be sent to the flight deck.

本発明のＰＣカード３０は、それがオンボード処理用のデータを受信する送受信機を有しているため、他の機能を有することが可能であるということが理解されるべきである。この受信データは、送信のパワー又は周波数を変更する命令とすることが可能である。また、各種音声、映像及びナビゲーションファイルがＰＣカードから、フライトエンターテイメントファイルサーバ又はＤＡＵなどの航空機コンポーネントに、その後に他の航空機システムにアップロード及び転送可能である。   It should be understood that the PC card 30 of the present invention can have other functions because it has a transceiver that receives data for on-board processing. This received data can be a command to change the power or frequency of transmission. Also, various audio, video and navigation files can be uploaded and transferred from a PC card to an aircraft component such as a flight entertainment file server or DAU and then to other aircraft systems.

本発明のＰＣカードはまた、例えば、上述された参照することにより含まれる‘６８１特許に開示されるものなど、航空機が地上にあるときには、より高い第１データレートにより航空機データを送信し、航空機が空港に近接して空中にあるときには、実質的により低い第２データレートにより航空機データを送信するよう動作可能である。また、上述した参照することにより含まれる’２３８特許に開示されるものなど、オンボードＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）によって決定される航空機の位置に基づき周波数が選択可能な複数のサブバンド周波数チャネルを介し送信することが可能である。フライト管理データはまた、アップロード可能である。本発明のＰＣカード３０は、参照することにより含まれる特許に開示されるような機能を含むことが可能である。   The PC card of the present invention also transmits aircraft data at a higher first data rate when the aircraft is on the ground, such as those disclosed in the '681 patent included by reference above, Is in the vicinity of the airport and is operable to transmit aircraft data at a substantially lower second data rate. Also through multiple subband frequency channels whose frequencies can be selected based on the position of the aircraft determined by onboard GPS (Global Positioning System), such as those disclosed in the '238 patent included by reference above. It is possible to send. Flight management data can also be uploaded. The PC card 30 of the present invention can include functions as disclosed in the patents included by reference.

本発明のＰＣカード３０はまた、機体に搭載される外部アンテナを必要とすることなく、航空機から航空機データを無線送信するため効果的である。航空機表面はパッシブラジエータとして利用可能であるということがわかっている。この結果、オフサイト分析のため航空機データの復元に使用される労力と時間を低減することが可能である。実験結果により、本システム及び方法の効果が証明されている。   The PC card 30 of the present invention is also effective for wirelessly transmitting aircraft data from an aircraft without the need for an external antenna mounted on the aircraft. It has been found that aircraft surfaces can be used as passive radiators. As a result, it is possible to reduce the effort and time used to restore aircraft data for off-site analysis. Experimental results prove the effectiveness of the system and method.

ラップトップコンピュータのＰＣカードスロットにおいて動作するＩＥＥＥ８０２．１１ｂワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を利用することによって、航空機表面を利用する実現可能性を示す実験が実行された。使用される航空機は、Ｃａｎａｄａｉｒ ＣＬ−６０４リージョナルジェット航空機であった。このテストのためのラップトップは、気密室の外側にあるリア・イクイップメント・ベイ（ｒｅａｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｂａｙ）に配置された。それは、航空機の腹部のルーバー（ｌｏｕｖｅｒ）セットを介し外気に通気される。ラップトップは、テストの期間にそれ自体のバッテリーパワーにより実行するよう設定された。この事実の重要性は、航空機の電気システム（ＤＣ又はＲＦ）とラップトップコンピュータとが接続されていないということに留意するためである。ラップトップは、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）測定のための安定したパケットストリームを提供するため、「ｐｉｎｇ」処理を連続的に実行するよう設定された。   Experiments have been performed to demonstrate the feasibility of utilizing an aircraft surface by utilizing an IEEE 802.11b wireless local area network (LAN) operating in a PC card slot of a laptop computer. The aircraft used was a Canadair CL-604 regional jet aircraft. The laptop for this test was placed in the rear equipment bay outside the hermetic chamber. It is vented to the outside air through a louver set in the abdomen of the aircraft. The laptop was set to run on its own battery power during the test period. The significance of this fact is to note that the aircraft electrical system (DC or RF) and the laptop computer are not connected. The laptop was set up to perform a “ping” process continuously to provide a stable packet stream for RF (Radio Frequency) measurements.

このテストは、２つの部分から構成された。第１のテストは、航空機の中心から２０メートルの距離で行われた測定系列であった（図６）。これらの測定は、０度を航空機の機首の中心として、１５度離れて離間された。第２の測定セットは、航空機の表面への最も近いアプローチから２メートルの一様な距離で取得され、３メートル離れて離間された（図７）。   This test consisted of two parts. The first test was a measurement series performed at a distance of 20 meters from the center of the aircraft (FIG. 6). These measurements were spaced 15 degrees apart, with 0 degrees being the center of the aircraft's nose. The second measurement set was acquired at a uniform distance of 2 meters from the closest approach to the surface of the aircraft and was spaced 3 meters apart (Figure 7).

測定機器は、６メートルのケーブルを介し２．４ＧＨｚのテストアンテナに接続されるＡｇｉｌｅｎｔモデル８５６３ＥＣスペクトルアナライザを有していた。アンテナは、約２メートル長の非電導ポールに搭載された。この高さは、航空機表面の外側のバルジに、マルチパス及び他の意図しない再放射のローカルソースのレベル以上にそれを配置した。   The measuring instrument had an Agilent model 8563EC spectrum analyzer connected to a 2.4 GHz test antenna via a 6 meter cable. The antenna was mounted on a non-conducting pole approximately 2 meters long. This height placed it above the level of multipath and other unintentional re-radiation local sources in the bulge outside the aircraft surface.

最初の２０メートルのテストは、航空機から妥当な長さの距離にある間に、空港の利用可能なランプスペース内の放射の遠視野パターン（ｆａｒ ｆｉｅｌｄ ｐａｔｔｅｒｎ）を確認するためのものであった。第２の２メートルのテストは、遠視野パターンに不均衡に寄与し、又はそれらを重要な貢献として反対に削除する点状又はライン状のラジエータの至近距離の遠視野を調べることを意図したものである。   The first 20 meter test was to confirm the far field pattern of radiation in the airport's available lamp space while at a reasonable distance from the aircraft. The second 2 meter test is intended to examine the far field at close range of a point or line radiator that contributes disproportionately to the far field pattern, or deletes them as a significant contribution. It is.

図６は、２０メートルの放射フィールドテストについてＣＬ−６０４リージョナルジェットに重畳された極プロットであり、２０メートルのデータ収集作業に対するジオメトリを示す。航空機は全長が約２１メートルであり、全幅１９．５メートルである。従って、第１の測定は一般に、航空機表面へのアプローチの最近接点から２０メートル以上であった。   FIG. 6 is a polar plot superimposed on a CL-604 regional jet for a 20 meter radiation field test and shows the geometry for a 20 meter data collection operation. The aircraft is approximately 21 meters long and 19.5 meters wide. Thus, the first measurement was generally more than 20 meters from the closest point of approach to the aircraft surface.

図７は、遠視野放射パターンを説明するための強力なポイントソースラジエータが存在したか判断するのに収集された転置されたデータポイントと至近距離遠視野測定値についてのＣＬ−６０４航空機の輪郭に対する矩形格子の重ね合わせを示す。これらの測定値は、第１テストに使用されたものと同一のデータ収集機器を使用した。各丸印は１つの測定ポイントを表している。   FIG. 7 illustrates the CL-604 aircraft profile for transposed data points and close-range far-field measurements collected to determine if there was a strong point source radiator to account for the far-field radiation pattern. Shows superposition of rectangular grids. These measurements were made using the same data collection equipment used for the first test. Each circle represents one measurement point.

第１テスト（２０メートル）からのデータは、図８のグラフに以降において示されるように、極形式に表示及びプロットされた。角度サイズは、０度にある航空機の機首から始まるデータポイントの逐次的進行を表す。放射サイズは、示された角度の２０メートルの距離におけるｄＢｍ単位による受信されたＲＦパワーを表す。このデータ表現によって、大部分の分離したポイントが低減したパワーの読み取りしか有しないことはやや直感に反するものであるかもしれない。図９は、この知覚的選好を訂正し、図８の合理化された極プロットを示す。このプロットは、パワー読み込みを正確にスケーリングしようとするものでなく、理解のため相対的な振幅を示している。図８及び９に反映されるような図示されたデータが、以下のテーブルに示される。   Data from the first test (20 meters) was displayed and plotted in a polar format, as shown below in the graph of FIG. The angle size represents the sequential progression of data points starting from the aircraft nose at 0 degrees. The radiation size represents the received RF power in dBm units at a distance of 20 meters of the indicated angle. With this data representation, it may be somewhat counterintuitive that most isolated points have only reduced power readings. FIG. 9 corrects this perceptual preference and shows the streamlined polar plot of FIG. This plot does not attempt to scale the power reading accurately, but shows relative amplitudes for understanding. The illustrated data as reflected in FIGS. 8 and 9 is shown in the following table.

Figure 0004620736
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図８及び９に示される極端な山や谷のない曲線のスムーズな性質は、航空機の機体に均一に分布された多数のエミッタを示唆し、あるいは航空機の胴体又は表面が放射の主要なソースであることを示唆している。航空機の胴体（表面）が主要な放射ソースであるという結論は、後方の半球部分における小さな一様な振幅の増加によって強化される。
Figure 0004620736
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The smooth nature of the curves without extreme peaks and valleys shown in FIGS. 8 and 9 suggests a large number of emitters uniformly distributed in the aircraft fuselage, or the aircraft fuselage or surface is the primary source of radiation. It suggests that there is. The conclusion that the aircraft fuselage (surface) is the main radiation source is reinforced by a small uniform amplitude increase in the rear hemisphere part.

遠視野の至近距離部分に対する第２の測定セットからのＲＦフィールドのデータが、メーカーのメンテナンスマニュアルから取得される航空機のスケーリングされた画像に基づく直線グラフにプロットされた。この転置は、図７において示されている。このとき、これらのデータポイントは、航空機の周囲のエリアの２次元表示を提供した２２×２のマトリックスに含まれた。以下において、非ゼロのマトリックスエントリの生データが示される。マトリックスの添え字はデータポイントのｘ及びｙポジションであり、マトリックスエントリの値はｄＢｍにより表されるＲＦパワーである。   The RF field data from the second measurement set for the close-up portion of the far field was plotted in a line graph based on a scaled image of the aircraft obtained from the manufacturer's maintenance manual. This transposition is shown in FIG. At this time, these data points were included in a 22 × 2 matrix that provided a two-dimensional representation of the area around the aircraft. In the following, raw data for a non-zero matrix entry is shown. The matrix subscripts are the x and y positions of the data points, and the value of the matrix entry is the RF power expressed in dBm.

Figure 0004620736
Figure 0004620736
このマトリックスのデータは、２つの表示により提供される３次元表示によりプロットされた。図１０に示される第１の表示は、航空機に関してフィールドの強度の測定値の可視化を支援するための表面近傍データの３次元透視図として示される。図１１に示される第２の表示は、データ配置及び航空機の向きの妥当な精度を決定するのに役立つ図１０の平面図である。
Figure 0004620736
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The matrix data was plotted with a three-dimensional display provided by two displays. The first display shown in FIG. 10 is shown as a three-dimensional perspective view of near-surface data to assist in visualizing field strength measurements for the aircraft. The second display shown in FIG. 11 is a top view of FIG. 10 that helps to determine reasonable accuracy of data placement and aircraft orientation.

これらの結果に基づき、これら２つの表示プロットの間の直接的な比較を数学的に、図式的に又はその両方により生成することが可能であった。これは、表面近傍のプロットの直線的座標を極座標に変換し、２つの曲線のデータを１つの極プロットに配置することによって実現された。これらの結果に関するデータが以下に示され、比較のための２０メートルと２メートルのデータの２つの曲線プロットが、比較のため図１２に示される。   Based on these results, a direct comparison between these two display plots could be generated mathematically, graphically or both. This was achieved by converting the linear coordinates of the plot near the surface to polar coordinates and placing the data for the two curves in one polar plot. Data regarding these results is shown below, and two curve plots of 20 meter and 2 meter data for comparison are shown in FIG. 12 for comparison.

Figure 0004620736
Figure 0004620736
図１２及び上記のデータにおいて、ｉとｊの値は極データプロットに対するインデックスであり、ＰからＲへの変数の変化は便宜上のものである。関数φ１と“ａｎｇｌｅ（）”は、座標ペアの正のｘ軸から角度を返すことによって、直線的座標のペアから角座標セットを生成する。この関数は、０から２ｎまで動作する。放射状座標は、原点のゼロから周辺の８７．８７ｄＢｍまでｄＢｍ単位によるものである。上述したように、ｄＢｍは送信機における値から実際には−ｄＢとなる。
Figure 0004620736
Figure 0004620736
In FIG. 12 and the above data, the values of i and j are indices to the polar data plot, and the change of the variable from P to R is for convenience. The functions φ1 and “angle ()” generate an angular coordinate set from a pair of linear coordinates by returning an angle from the positive x-axis of the coordinate pair. This function operates from 0 to 2n. Radial coordinates are in dBm from zero at the origin to the surrounding 87.87 dBm. As described above, dBm is actually -dB from the value at the transmitter.

Figure 0004620736
２つの曲線は、航空機からのＲＦ放射パターンの可能なメカニズムを示す。対象とされる特定の点は、（ａ）ソースが少数の目立たない発信ソースである場合と同様の大きな可変性を示す曲線はなく、（ｂ）これら２つの曲線は、内部のＲＦソースから最も離れた領域である翼エリアのさらなる転送と重複する。それらは、翼エリアのおおまかに相違する後部でない。（ｃ）放射のパワーレベルは、ポイントソースのレート、すなわち、１／ｒ２により減少せず、ラインソース、すなわち、１／ｒからの放射とより類似している。
Figure 0004620736
 The two curves show the possible mechanism of the RF radiation pattern from the aircraft. The specific points of interest are: (a) there is no curve that shows the same great variability as if the source were a few inconspicuous sources, and (b) these two curves are the most from the internal RF source. Overlapping with further transfer of wing areas that are distant areas. They are not roughly different rears of the wing area. (C) The power level of radiation is not reduced by the point source rate, ie 1 / r 2 , and is more similar to the radiation from the line source, ie 1 / r.

ＲＦ放射パターンを説明するための２つの信頼できる機構は、（１）航空機全体に一様に分散された多数の目立たないエミッタ、又は（２）表面波が後部のソースエリアから前方部分に移動するとき、表面における結果としての伝導ロスのみを尻切れにする一様な性質の付随する放射による航空機表面の励起である。第３の可能性は、もちろん、これら２つのメカニズムの組み合わせである。   Two reliable mechanisms for describing the RF radiation pattern are (1) a number of inconspicuous emitters uniformly distributed throughout the aircraft, or (2) surface waves move from the rear source area to the front part. Sometimes it is the excitation of the aircraft surface by the accompanying radiation of uniform nature that only truncates the resulting conduction loss at the surface. The third possibility is, of course, a combination of these two mechanisms.

航空機表面に分散された離散的ソースの可能性が検討及び破棄された。オープニングからの可能性のある強力な放射の２つのエリアがまた、機体のオープニングがＲＦ発信の強度を説明するか判断するため調べられた、コックピットの窓とラップトップを含む後部のイクイップメントベイへのルーバハッチが調べられた。コックピットの窓の前方に直接アンテナを配置することは、機首の直接的な前方の２又は２０メートルと対比して、測定されたフィールドに変化を生じさせなかった。金属化されたマイラーシートの２重のレイヤが、後部ハッチのルーバに配置され、従前の読み込みが繰り返された。受信パワーレベルの約１ｄＢの低下が観察された。   The possibility of discrete sources distributed on the aircraft surface was considered and discarded. Two areas of possible strong radiation from the opening were also examined to determine whether the aircraft opening explains the strength of the RF transmission, to the rear equipment bay, including the cockpit window and laptop. A louver hatch was examined. Placing the antenna directly in front of the cockpit window did not cause a change in the measured field compared to 2 or 20 meters directly in front of the nose. A double layer of metallized Mylar sheet was placed on the rear hatch louver and the previous reading was repeated. A reduction of about 1 dB in received power level was observed.

これら２つの距離における比較的スムースかつ同様の測定は、不連続性の欠落とパワーの読み込みの１／ｒ２動作の欠落の双方から、放射されたエネルギーの妥当な一様的ソースを示す。 The relatively smooth and similar measurements at these two distances indicate a reasonable uniform source of radiated energy from both the lack of discontinuity and the lack of 1 / r 2 operation of power reading.

無限伝導プレートからのフィールドは、距離の関数として低下しない。プレートの２つの対向するエッジが無限長の伝導ラインを構成するようもたらされる場合、パワーは１／ｒに低下し、さらにラインのエンドがポイントまで縮小する場合、パワーは１／ｒ２に低下する。これは、航空機から取得された測定を反映するよう構成された図１３に示される。図１３は、距離の関数としての１／ｒ及び１／ｒ２パワーロールオフを表すグラフである。水平ラインは、示されたデータレートによる無線ＮＩＣの名目的な感度を表す。１／ｒ曲線が他方の曲線よりより密接に測定データにフィットするようにみえることに留意すべきである。 The field from the infinitely conductive plate does not degrade as a function of distance. If the two opposing edges of the plate are brought to constitute an infinitely long conducting line, the power drops to 1 / r, and if the end of the line shrinks to point, the power drops to 1 / r 2 . This is shown in FIG. 13 configured to reflect measurements obtained from the aircraft. FIG. 13 is a graph representing 1 / r and 1 / r 2 power roll-off as a function of distance. The horizontal line represents the nominal sensitivity of the wireless NIC with the indicated data rate. Note that the 1 / r curve appears to fit the measured data more closely than the other curve.

航空機表面への曲線の軽微な外挿は、−３５ｄＢｍのソース強度を示す。航空機内部の実際のソースは、約＋１５ｄＢｍを生成し、これにより、表面との接続における妥当な数値である５０ｄＢのロスが生ずることが考えられる。利用可能なデータとこの非公式なアドホック測定方法に基づき、航空機が有限なラインと、より低い程度まで、他の航空機モデル及びタイプの動作の予測を可能にする有限な曲線表面エミッタとの組み合わせであるということを仮定することは、妥当でなくはない。   Minor extrapolation of the curve to the aircraft surface indicates a source strength of -35 dBm. The actual source inside the aircraft can generate approximately +15 dBm, which can result in a reasonable value of 50 dB loss in connection with the surface. Based on available data and this informal ad hoc measurement method, in combination with a finite line and a finite curved surface emitter that allows the aircraft to predict to a lesser extent other aircraft models and types of operation. It is not reasonable to assume that there is.

これらの測定は、ブロードバンドデジタル通信システムが、航空機の航空電子工学ベイに設置され、そして外部アンテナを搭載する必要なく、動作上有用な距離にある端末オフィスと確実に通信することが可能である。いくつかの実験はまた、異なる航空機の航空電子工学ベイ内にラップトップを配置し、航空機をクローズアップし、第２ラップトップを利用することに関するこれらのテストのいくつかに回答することを開始し、外部コンピュータが内部コンピュータと通信し続けることが可能な機体からの距離を決定するため、商業用航空機のいくつかの異なるモデルに対して実行された。一般に、これは妥当なデータレートにより６０〜９０ｍの距離において実現可能であるということがわかった。しかしながら、航空機の表面を介し１つのコンピュータから他のコンピュータへのエネルギーの結合メカニズムは、これが広範な航空機タイプ及びモデルについて機能上実現可能であるという主張を進めるのに十分には理解されていなかった。この懸念は、上記データ収集と分析をもたらした。   These measurements ensure that the broadband digital communication system is installed in the avionics bay of the aircraft and does not need to be equipped with an external antenna, and can reliably communicate with terminal offices that are at an operationally useful distance. Some experiments have also begun to answer some of these tests regarding placing laptops in different aircraft avionics bays, closing the aircraft, and utilizing a second laptop. This was done for several different models of commercial aircraft to determine the distance from the airframe that the external computer can continue to communicate with the internal computer. In general, it has been found that this can be achieved at distances of 60-90 m with reasonable data rates. However, the energy coupling mechanism from one computer to another through the aircraft surface was not fully understood to advance the claim that this was functionally feasible for a wide range of aircraft types and models. . This concern has led to the above data collection and analysis.

収集されたデータとヒューリスティック分析に基づき、エネルギーはフリースペース伝搬から、付随する伝搬及び／又は伝導ロスの後にエネルギーを再放射する航空機の表面に結合される。航空機表面近傍の放射パターンの任意の所与の点において測定された上記ロスは、典型的には、ソースパワーレベルから４０〜５０ｄＢのオーダによる。   Based on the collected data and heuristic analysis, energy is coupled from free space propagation to the surface of the aircraft that re-radiates energy after concomitant propagation and / or conduction losses. The loss measured at any given point in the radiation pattern near the aircraft surface is typically on the order of 40-50 dB from the source power level.

任意の所与の機能上有用な範囲における利用可能なＲＦパワーを予測するとき、航空機はラインラジエータの集まりとしてみなすことが可能である。これは控えめであるが、妥当な結論である。副次的な結論は、フィールドが航空機の前方の半球部分に一様となっているということである。この仮の結論は、ＲＦソースの後方の配置に基づくものである。   When predicting available RF power in any given functionally useful range, an aircraft can be viewed as a collection of line radiators. This is a modest but reasonable conclusion. A secondary conclusion is that the field is uniform in the hemispherical part in front of the aircraft. This tentative conclusion is based on the placement behind the RF source.

図１は、航空機ＤＡＣと当該ＤＡＣと接続する従来技術によるＰＣＭＣＩＡタイプＩＩメモリカードとを示し、ＤＡＣからＰＣＭＣＩＡメモリカードへの各種入力を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an aircraft DAC and a conventional PCMCIA type II memory card connected to the DAC, and various inputs from the DAC to the PCMCIA memory card. 図２は、ＤＡＣなどの航空機コンポーネントと接続する本発明のＰＣカードと、プロセッサ、ロジック回路、メモリ及び送受信機を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the PC card of the present invention, processor, logic circuit, memory, and transceiver connected to aircraft components such as DAC. 図３Ａ〜Ｃはそれぞれ、所望のタイプＩＩＩ ＰＣＭＣＩＡフォームファクタによる本発明のＰＣカードの正面図、平面図及び側面図である。3A-C are a front view, a plan view, and a side view, respectively, of a PC card of the present invention according to the desired Type III PCMCIA form factor. 図４は、航空機コンポーネントに接続され、サーバ及びプロセッサにおいて処理するため、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）のアクセスポイント（ＡＰ）にラジオ周波数通信信号を放射する航空機の表面にラジオ周波数通信を介し航空機データを無線送信する本発明のＰＣカードを有する航空機の部分ブロック図である。FIG. 4 shows aircraft data via radio frequency communication on the surface of an aircraft that radiates radio frequency communication signals to a wireless local area network (LAN) access point (AP) for processing in a server and processor connected to an aircraft component. 1 is a partial block diagram of an aircraft having a PC card of the present invention that wirelessly transmits 図５は、本発明のＰＣカードと接続可能な各種航空機コンポーネントを示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing various aircraft components connectable with the PC card of the present invention. 図６は、本発明のシステムを利用して２０メートルの放射フィールドテストのためのリージョナルジェットに重畳された極プロットを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a polar plot superimposed on a regional jet for a 20 meter radiation field test utilizing the system of the present invention. 図７は、本発明のシステムを利用した至近距離遠視野測定に利用され右ｒリージョナルジェットに重畳された矩形格子を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a rectangular grid superimposed on the right r regional jet that is used for close-range far-field measurements using the system of the present invention. 図８は、本発明のシステムを利用した２０メートルのラジオ周波数フィールド読み取りのプロットを示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a plot of a 20 meter radio frequency field reading utilizing the system of the present invention. 図９は、図８のデータの合理化されたプロットを示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a streamlined plot of the data of FIG. 図１０は、本発明のシステムを利用することによって収集された表面近傍のデータの３次元透視図である。FIG. 10 is a three-dimensional perspective view of near-surface data collected using the system of the present invention. 図１１は、図１０に示されるデータの平面図である。FIG. 11 is a plan view of the data shown in FIG. 図１２は、比較のため２０メートルと２メートルのデータの２つの曲線プロットを示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing two curve plots of 20 meter and 2 meter data for comparison. 図１３は、距離の関数として１／ｒ及び１／ｒ２の表示を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the display of 1 / r and 1 / r 2 as a function of distance.

Claims (9)

表面を有する航空機からデータを送信するシステムであって、
航空機コンポーネントと、
相互に動作するＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有するＰＣカード本体と、プロセッサと、メモリと、無線送信機とを有するＰＣカードと、
を有し、
前記ＰＣカードは、前記航空機コンポーネントに接続され、前記航空機コンポーネントから航空機データを取得し、前記メモリ内に前記航空機データを格納するよう構成され、
前記プロセッサは、無線通信信号が前記航空機上に搭載された独立したアンテナを使用することなく送信されるように、前記航空機データを無線通信信号を介して送信し、前記航空機から離れた位置に前記無線通信信号を再放射するパッシブラジエータとして機能する前記航空機の表面に無線エネルギーをパッシブ接続するため、前記メモリから前記航空機データを抽出し、前記航空機データを前記無線送信機に転送するよう構成される、システム。A system for transmitting data from an aircraft having a surface,
Aircraft components,
A PC card having an interoperable PCMCIA form factor, a processor, a memory, and a PC card having a wireless transmitter;
Have
The PC card is connected to the aircraft component, configured to obtain aircraft data from the aircraft component and store the aircraft data in the memory ;
The processor transmits the aircraft data via a wireless communication signal so that the wireless communication signal is transmitted without using an independent antenna mounted on the aircraft, and the processor is remote from the aircraft. Configured to extract the aircraft data from the memory and transfer the aircraft data to the wireless transmitter for passively connecting wireless energy to a surface of the aircraft that functions as a passive radiator that re-radiates a wireless communication signal ,system. 前記航空機コンポーネントは、フライトデータを記録するデータ取得ユニットを有する、請求項１記載のシステム。  The system of claim 1, wherein the aircraft component comprises a data acquisition unit that records flight data. 前記無線通信信号は、スプレッドスペクトル通信信号から構成される、請求項１記載のシステム。The system of claim 1, wherein the wireless communication signal comprises a spread spectrum communication signal. 前記航空機データは、フライトパフォーマンスデータを有する、請求項１記載のシステム。  The system of claim 1, wherein the aircraft data comprises flight performance data. 前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項１記載のシステム。  The system of claim 1, wherein the aircraft data comprises data relating to one of aircraft content, passenger data, aircraft departures and arrivals, passenger transactions or data from an aviation police officer. 航空機データを送信する方法であって、
ＰＣＭＣＩＡフォームファクタを有するＰＣカード本体を有し、航空機コンポーネントと接続されるＰＣカードのメモリ内のデータを取得するステップと、
前記ＰＣカード内に含まれるプロセッサから受信したコマンドに基づき、前記メモリから前記航空機データを抽出するステップと、
無線通信信号が前記航空機上に搭載された独立したアンテナを使用することなく送信されるように、無線通信信号により前記ＰＣカード内に含まれる送信機から前記抽出された航空機データを送信し、前記航空機から離れた位置に前記無線通信信号を再放射するパッシブラジエータとして機能する前記航空機の表面に無線エネルギーをパッシブ接続するステップと、
を有する方法。A method for transmitting aircraft data, comprising:
Obtaining data in memory of a PC card having a PC card body having a PCMCIA form factor and connected to an aircraft component ;
Extracting the aircraft data from the memory based on a command received from a processor included in the PC card;
To be transmitted without the wireless communication signal using a separate antenna mounted on the aircraft, and transmits the aircraft data the extracted from a transmitter contained within the PC card by wireless communication signals, the Passively connecting wireless energy to a surface of the aircraft that functions as a passive radiator that re-radiates the wireless communication signal to a location remote from the aircraft;
Having a method. 前記航空機データをスプレッドスペクトル通信信号を介し送信するステップをさらに有する、請求項６記載の方法。The method of claim 6 , further comprising transmitting the aircraft data via a spread spectrum communication signal. 前記航空機データは、航空機コンテンツ、乗客データ、航空機出発及び到着、乗客トランザクション又は航空警察官からのデータの１つに関するデータを有する、請求項６記載の方法。The method of claim 6 , wherein the aircraft data comprises data relating to one of aircraft content, passenger data, aircraft departures and arrivals, passenger transactions or data from an aviation police officer. 前記航空機のフライトパフォーマンスに関するデータをデータ取得ユニットから収集するステップをさらに有する、請求項６記載の方法。The method of claim 6 , further comprising collecting data regarding flight performance of the aircraft from a data acquisition unit .
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